月亮竟然帶電？滿月更是電力十足！

擁有大氣層的行星或是衛星，通常在外層還會有電離層（ionosphere）存在。如果有些物質抵達這麼高的高度，就會進入真空的太空，受到星光和宇宙射線的襲擊，原子中的電子會被剝離，形成一層稀薄而蔓延的帶電氣體殼層，或者稱為電漿。

雖然月球上的重力非常微弱，但還是有一層非常薄的大氣層，稱為外氣層（exosphere）。有許多來源能夠補充外氣層的氣體分子，像是月球表面因為放射性元素衰變而產生的微小氣體脈衝，受到微小隕石或是太陽風衝擊而往上的原子，甚至是被靜電力懸浮推動而向上飄浮的月球塵埃。

早在1970年代，蘇聯的月球（Luna）19號和22號探測器繞行月球時，就已經輕輕掠過寧靜月面上方的一層帶電粒子。有可能就像是在地球上的情形一樣，月球上奇特瀰漫的外氣層會與星光相互作用，產生電離層。雖然這樣的電離層存在的時間很短暫，但它確實存在。

「我們仍有很多不清楚的地方，並且要說這一切仍有些爭議也不為過，」亞斯柏．赫拉卡斯（Jasper Halekas）表示，他是這篇刊載在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）期刊最新研究的第一作者，同時也是愛荷華大學（University of Iowa）實驗太空物理的副教授。 。

有部分的問題是因為月球的電離層非常微弱，當來自太陽和地球的大量電漿流過並覆蓋月球時，幾乎無法偵測到月球電離層。這使得的月球電離層的許多特性隱身在濃霧之後，因而引發了許多爭論。

尾風裡的空腔

赫拉卡斯和他的團隊希望能解開這個謎團，因此轉而尋求在黑暗中漂浮的兩個探測器協助──美國航太總署（NASA）的「月球與太陽交互作用之加速、重聯、湍流及電動力學」（Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun）任務，或者簡稱為「阿蒂蜜絲」（ARTEMIS）。

顧名思義，這兩個在月球不尋常軌道上的探測器，可以幫助我們了解月球如何受到太陽影響，探測器上的儀器能夠窺探月球非常瀰散的外氣層。

但是研究團隊為了在最佳時機觀測，挑選了一個非常特別的時間：滿月。

此時相對於太陽來說，月球位在地球的背後，因此是處於地球磁場細長尾部裡類似空腔的部分。這表示此時月球和微弱的電離層外殼受到保護，不會被大量不斷流入深太空的高能太陽風影響。

在這個關鍵的時期，阿蒂蜜絲號可以追蹤月面亮緣受到太陽光轟擊的電漿波，並繪製出更詳細的月球電離層分布圖。這是科學家首度在月球上使用這種令人難以置信的精準技術，他們發現月球的電離層比地球上的還要稀薄約100萬倍。

這些從月球來的電漿雖然很微弱，但在這個由地球磁場營造出的保護區內，密度還是明顯高於周圍的電漿。這表示月球的電離層在地球庇護下，變得更為明顯。

赫拉卡斯這麼描述這個電離層相對較高峰的情形──「在月球周圍的少量電漿冒泡泡和沸騰了起來。」

電漿流通

這項發現的關鍵是──這代表月球的電漿能夠顯著地擾亂來自地球和太陽的電漿，因此我們才有機會觀測到電流的變化，以及這個區域周圍的電子分布有所不同。地球和月球之間，甚至可能有電漿流通的情形，先前的研究也提供了一些可能的證據，顯示粒子交換的確存在。

但是，月球和地球之間的存在電漿通道，以及這對地球和月球兩者的意義，現在都還只是高度理論性的概念而已。在太空船載運更好的儀器進行測量之前，我們仍應該對此保持存疑的態度。

宇宙中其他岩質天體是否會和月球有相同的情形？現在還很難下定論。倫敦英國自然歷史博物館（Natural History Museum）的行星科學教授莎拉．羅素（Sara Russell）表示，太陽系的小行星和其他衛星比我們的月球還要小得多，這也代表這些天體的外氣層會更薄。

除此之外，比月球離太陽更遠的天體，所受到的陽光照射也會更少，這代表這些天體的外氣層電離情形不會太強。 這兩個因素讓科學家認為，就算這些岩石天體真的有電離層，應該還是會比我們的月球帶電層更為微弱。

不過，赫拉卡斯認為月球奇怪的電離層令人著迷不已，「別把月球想像成天空中那塊死氣沉沉、了無趣味的大石頭。」

↑↑↑↑↑我們有顆溼答答的月球？！

撰文：Robin George Andrews

編譯：林宇威

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